Najpopularniejszy w Polsce portal o finansach i biznesie
Money.plTechnologie dla biznesuPrzemysłPatentyEP 1740888 T3
Wyszukiwarka patentów
  • od
  • do
Patent EP 1740888 T3


EP 1740888 T3

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 21.04.2005 05731241.5 (19) PL (11) PL/EP (13) (51) 1740888 T3 Int.Cl. F24D 3/08 (2006.01) F24D 19/10 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 30.11.2016 Europejski Biuletyn Patentowy 2016/48 EP 1740888 B1 F28D 9/00 (2006.01) Tytuł wynalazku: Wymiennik ciepła (30) (43) Pierwszeństwo: 26.04.2004 DE 102004020293 Zgłoszenie ogłoszono: 10.01.2007 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2007/02 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.05.2017 Wiadomości Urzędu Patentowego 2017/05 (73) Uprawniony z patentu: Danfoss A/S, Nordborg, DK PL/EP 1740888 T3 (72) Twórca(y) wynalazku: ATLI BENONYSSON, Sonderborg, DK (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Małgorzata Grabowska SULIMA GRABOWSKA SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. Skr. poczt. 6 00-956 Warszawa 10 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich). SGS-9751/VAL EP 1 740 888 B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy wymiennika ciepła z występującą po stronie pierwotnej ścieżką przepływu, która jest umieszczona między przyłączem wlotowym a przyłączem wylotowym, występującą po stronie wtórnej ścieżką przepływu, która jest umieszczona między przyłączem dopływowym a przyłączem powrotnym, układem przesyłania ciepła 5 między występującą po stronie pierwotnej ścieżką przepływu i występującą po stronie wtórnej ścieżką przepływu i czujnikiem temperatury. [0002] Tego rodzaju wymiennik ciepła jest przykładowo stosowany w systemie ogrzewania systemowego, aby podgrzewać wodę użytkową, która przepływa ścieżką przepływu po stronie wtórnej. Ilość ciepła potrzebna do podgrzewania jest odprowadzana 10 przez płynny nośnik ciepła systemowej sieci grzewczej. Taki płynny nośnik ciepła przepływa przez ścieżkę przepływu po stronie pierwotnej. Ścieżka przepływu po stronie pierwotnej i ścieżka przepływu po stronie wtórnej występują w obudowie nośnika ciepła w połączeniu przewodzącym ciepło, obok siebie tak, że przenoszenie ciepła może następować przez układ powierzchni przenoszenia ciepła. W podobny sposób można 15 podgrzewać tego rodzaju wymiennikiem ciepła wodę użytkową, która jest stosowana do ogrzewania budynku, przy czym także tutaj ciepło pochodzi z systemowej sieci grzewczej. [0003] Aby zapewnić jak najbardziej dokładne ustawienie temperatury na wyjściu, steruje się przepływem płynnego nośnika ciepła po stronie pierwotnej w zależności od ciepła, które jest oddawane po stronie wtórnej. Poniżej jest to objaśniane na przykładzie wody 20 użytkowej, która jest podgrzewana w wymienniku ciepła. Kiedy pobierana jest woda użytkowa na przyłączu powrotnym po stronie wtórnej, zimna woda użytkowa przepływa do przyłącza dopływu. Odpowiednio do tego praktycznie równocześnie płynny nośnik ciepła musi być w stanie przepływać przez ścieżkę przepływu po stronie pierwotnej, aby możliwe było przenoszenie wystarczającego ciepła na stronę wtórną. 25 [0004] Aby sterować zaworem lub nawet regulować zawór, który po stronie pierwotnej steruje przepływem cieczy, wielokrotnie konieczny jest czujnik temperatury, przy którego pomocy można przeprowadzić tego rodzaju regulację. [0005] W WO 02/070976 A1 wskazuje się wymiennik ciepła wyżej wymienionego rodzaju, w którym czujnik temperatury zawiera hermetyczną przestrzeń, w której znajduje 30 się rozszerzalna ciecz lub rozszerzalny gaz. Taka hermetyczna przestrzeń pozostaje w połączeniu przewodzącym temperaturę z wymiennikiem ciepła. Może ona być 2 umieszczona albo na stronie zewnętrznej, albo też wewnątrz wymiennika ciepła, gdzie jest zasilana w temperaturę po stronie pierwotnej i temperaturę po stronie wtórnej. Wypierana ciecz lub wypierany gaz z hermetycznej przestrzeni oddziałuje bezpośrednio na zawór, aby go otworzyć lub zamknąć. Czujnik temperatury ma powierzchniowo rozszerzenie, które 5 jest dopasowane do największej powierzchni wymiennika ciepła. Potrzebuje on zatem stosunkowo dużej przestrzeni konstrukcyjnej i nie jest w stanie samodzielnie dostarczać informacji niezbędnych do sterowania przepływem płynnego nośnika ciepła przez ścieżkę przepływu po stronie pierwotnej. Dokument WO 01/42729 A1 wskazuje część przedzamienną zastrzeżenia 1. 10 [0006] Celem wynalazku jest wskazanie niezajmującej wiele miejsca możliwości określania temperatury, która mimo to dostarcza zadowalające wyniki. [0007] Ten cel osiąga się w wymienniku ciepła wyżej wymienionego rodzaju przez to, że czujnik temperatury na przyłączu powrotnym w ścieżce przepływu po stronie wtórnej pozostaje w kontakcie z lub ma niewielki odstęp od układu powierzchni przenoszenia 15 ciepła. [0008] Z tym przykładem wykonania z jednej strony rejestruje się temperaturę bezpośrednio na przyłączu powrotnym ścieżki przepływu po stronie wtórnej. Czujnik ten jest też w stanie określać temperaturę wody użytkowej, która przepływa przez ścieżkę przepływu tam, gdzie przenoszenie ciepła ze strony pierwotnej na stronę wtórną zostało 20 zakończone. Z tego rodzaju czujnikiem temperatury można zatem wykonywać stosunkowo szybką i dokładną regulację dopływu ciepła do cieczy przepływającej przez ścieżkę przepływu po stronie wtórnej. Czujnik temperatury stosunkowo szybko rejestruje zmiany, które nie wynikają bezpośrednio w zakresie cieczy przepływającej przez ścieżkę przepływu po stronie wtórnej, ale też w otoczeniu, zwłaszcza po stronie pierwotnej. Takie 25 wpływy albo oddziałują poprzez układ powierzchni przenoszenia ciepła bezpośrednio na czujnik temperatury, kiedy pozostaje on w kontakcie z takim układem przenoszenia ciepła, albo też następuje to z małym opóźnieniem, kiedy występuje pewien odstęp między czujnikiem a układem powierzchni przenoszenia ciepła. Każdorazowo można osiągnąć szybką odpowiedź na zmianę temperatury. Unika się bezpośredniego wpływu na czujnik 30 temperatury przez duże masy metalu, które występują w zakresie złączek na przyłączu powrotnym. Takie duże masy metalu reagują zasadniczo z opóźnieniem na zmiany temperatury. Odpowiednio do tego nie trzeba cieczy pierwotnej, aby podgrzać te złączki. Jeśli przykładowo pobieranie wody użytkowej ze ścieżki przepływu po stronie wtórnej zostanie zakończone, wówczas czujnik temperatury może szybciej się nagrzewać, 35 ponieważ podlega on lepszemu wpływowi od strony pierwotnej. 3 [0009] Korzystnie, przyłącze wlotowe, przyłącze wylotowe, przyłącze dopływu i przyłącze powrotne tworzą narożniki czworokąta, a czujnik temperatury jest umieszczony wewnątrz tego czworokąta. Dzięki temu w prosty sposób zapewnia się, że wpływy temperatury ze strony pierwotnej mogą oddziaływać na czujnik temperatury. Czujnik temperatury nie jest 5 tutaj ?zacieniany? przez przyłącze powrotne. Jeśli przyłącza temperatury ze strony pierwotnej mogą oddziaływać na czujnik temperatury, możliwe są szybsza regulacja i przede wszystkim szybkie zamykanie zaworu po stronie pierwotnej. [0010] Korzystnie, ścieżka przepływu po stronie pierwotnej i ścieżka przepływu po stronie wtórnej mają przeciwne kierunki przepływu. Ponieważ czujnik temperatury sąsiaduje z 10 przyłączem powrotnym ścieżki przepływu po stronie wtórnej, ze względu na przeciwne kierunki przepływu przez dwie ścieżki przepływu jest on narażony także na temperaturę na przyłączu wlotowym ścieżki przepływu po stronie pierwotnej. Tym samym można przy regulacji przepływu przez stronę pierwotną uwzględniać także wpływy temperatury ze strony pierwotnej bez konieczności całkowitego montażu czujnika temperatury po stronie 15 pierwotnej. [0011] Korzystnie czworokąt, wychodząc od przyłącza powrotnego, ma jedną dłuższą stronę i jedną krótszą stronę, przy czym przyłącze wlotowe ogranicza krótszą stronę i czujnik temperatury jest umieszczony bliżej krótszej strony niż dłuższej strony. W ten sposób zapewnione jest, że występuje po stronie pierwotnej wpływ temperatury jednej 20 części nośnika ciepła przepływającego przez stronę pierwotną, który wpływa na wymiennik ciepła. Poprzez układ czujnika temperatury w odniesieniu do przyłącza wlotowego można określać wpływ czujnika temperatury poprzez temperaturę po stronie pierwotnej. [0012] Korzystnie, czujnik temperatury pozostaje w połączeniu nieprzewodzącym ciepła 25 ze ścianką przyłącza powrotnego. Ścianka przyłącza powrotnego zwykle tworzona jest z metalu, przykładowo mosiądzu. Jeśli czujnik temperatury nie jest połączony w sposób przewodzący ciepło, przykładowo przez to, że nie ma on odstępu od tej ścianki, wówczas można osiągnąć bezpośredni i stosunkowo szybki wpływ na czujnik temperatury przez ciecz na wyjściu ścieżki przepływu po stronie wtórnej. Wpływ większych mas metalu z 30 odpowiednio dużą termiczną zwłocznością może zostać pomniejszony. [0013] Korzystnie, czujnik temperatury jest wykonany jako czujnik elektryczny. Czujnik elektryczny wytwarza zatem sygnały elektryczne, które zależą od jego temperatury. Tego rodzaju sygnały można w prosty sposób dodatkowo przetwarzać elektrycznie, tak, że można osiągnąć w prosty sposób regulację przepływu. Możliwe są inne rodzaje czujników 35 temperatury. 4 [0014] Czujnik temperatury jest umieszczony w otworze w obudowie wymiennika ciepła. Jest to stosunkowo prosta możliwość umieszczania i montowania czujnika temperatury. [0015] Wynalazek jest poniżej dokładniej opisany na podstawie korzystnych przykładów wykonania w połączeniu z rysunkiem. Przedstawione są tutaj: 5 Fig. 1 schematyczny widok wymiennika ciepła, Fig. 2 drugi przykład wykonania wymiennika ciepła w widoku schematycznym, Fig. 3 widok schematyczny dla objaśnienia reakcji termicznej i Fig. 4 widok schematyczny dla objaśnienia położenia czujnika temperatury w wymienniku ciepła. 10 [0016] Przedstawiony tylko schematycznie na fig. 1 wymiennik ciepła 1 zawiera obudowę 2, która obejmuje przyłącze wlotowe 3 i przyłącze wylotowe 4 przedstawionej liniami ciągłymi ścieżki przepływu 5 po stronie pierwotnej i przyłącze dopływu 6 i przyłącze powrotne 7 przedstawionej w sposób kropkowany ścieżki przepływu 8 po stronie wtórnej. Ścieżki przepływu 5, 6 przylegają do siebie poprzez układ powierzchni przenoszenia ciepła 15 9. [0017] Widok z fig. 1 jest przedstawiony schematycznie. W przypadku rzeczywistych wymienników ciepła według wynalazku realizuje się ścieżkę przepływu 5 po stronie pierwotnej i ścieżkę przepływu 8 po stronie wtórnej przez to, że układa się na siebie falowane lub zagięte blachy, tak, że w przekroju powstaje struktura plastra miodu. 20 Niektóre z tych ?plastrów miodu? należą wówczas do ścieżki przepływu 5 po stronie pierwotnej, podczas gdy pozostałe ?plastry miodu? należą do ścieżki przepływu 8 po stronie wtórnej. Układ powierzchni przenoszenia ciepła jest tworzony przez ścianki ?plastrów miodu?. [0018] Przyłącze powrotne 7 pozostaje w połączeniu z ujęciem wody użytkowej 10, które 25 jest tu przedstawione w postaci zaworu 11. Jeśli zawór 11 jest otwarty, woda przepływa przez ścieżkę przepływu 8 po stronie wtórnej. Ta woda ma na przyłączu powrotnym 6 niską temperaturę, przykładowo 10 do 15 ?C, i powinna mieć w zakresie ujęcia temperaturę przykładowo 50 ?C. Odpowiednio do tego trzeba równolegle z pobieraniem wody użytkowej z ujęcia 10 zadbać o to, aby wystarczające ciepło było doprowadzane 30 przez ścieżkę przepływu 5 po stronie pierwotnej. [0019] Do sterowania przepływem przez ścieżkę przepływu 5 po stronie pierwotnej występuje zawór 12, który jest sterowany przez urządzenie sterujące 13. Urządzenie sterujące 13 otrzymuje informację o temperaturze z czujnika temperatury 14, który jest umieszczony na przyłączu powrotnym 7. Czujnik temperatury 14 jest przy tym wkładany 35 w otwór 15 obudowy 2, w taki sposób, że czujnik temperatury 14 znajduje się w ścieżce 5 przepływu 8 po stronie wtórnej. Taka ścieżka przepływu jest oznaczona na fig. 4 literą ?K?, podczas gdy ścieżka przepływu 5 po stronie wtórnej na fig. 4 przedstawiona jest w postaci litery ?W?. Z fig. 4 wynika także układ przenoszenia ciepła 9. Na fig. 4 przedstawione są dwie możliwości układu czujnika temperatury 14. Po lewej stronie 5 czujnik temperatury 14 ma pewien, mały odstęp od układu powierzchni przenoszenia ciepła 9, po prawej stronie dotyka ją. Oba przykłady wykonania umożliwiają, że czujnik temperatury podlega także wpływowi temperatury po stronie pierwotnej. [0020] Jak widać na fig. 1, przyłącze wlotowe 3, przyłącze powrotne 7, przyłącze wylotowe 4 i przyłącze dopływu 6 tworzą cztery narożniki prostokąta. Czujnik 10 temperatury 14 jest umieszczony wewnątrz tego prostokąta. Widać także, że ten prostokąt ma jeden krótszy bok i jeden dłuższy bok. Krótszy bok jest ograniczany przykładowo przez przyłącze powrotne 7 i przez przyłącze wlotowe 3. Czujnik temperatury 14 jest umieszczony bliżej tego krótkiego boku między przyłączem powrotnym 7 i przyłączem wlotowym 3 niż na długim boku między przyłączem powrotnym 7 i przyłączem 15 wylotowym 4. Odpowiednio do tego, czujnik temperatury 14 jest zasilany głównie przez temperaturę na przyłączu powrotnym 7. Jest on jednak zasilany także przez temperaturę płynnego nośnika ciepła, który wpływa do przyłącza wlotowego 3. Część 5a ścieżki przepływu 5 po stronie pierwotnej jest przedstawiona tak, że szczelnie przebiega przy czujniku temperatury 14. Odpowiednio do tego czujnik temperatury 14 jest w określonym 20 stopniu zasilany przez przewód ciepła także temperaturą cieczy po stronie pierwotnej. Przepływ ciepła ma tutaj tylko podrzędne znaczenie. [0021] Czujnik temperatury 14 jest utworzony jako czujnik elektryczny. W najprostszym przypadku jest to opornik PTC, którego wartość oporu zmienia się w zależności od temperatury. Oczywiście możliwe są także czujniki półprzewodnikowe, których 25 właściwości w zakresie prądu elektrycznego i napięcia zmieniają się w zależności od temperatury. [0022] Temperatura określona przez czujnik temperatury 14 jest oceniana przez urządzenie sterujące 13, które w zależności od tej temperatury steruje zaworem 12 na przyłączu wylotowym 4. 30 [0023] Czujnik temperatury 14 nie potrzebuje wiele miejsca, dzięki czemu także przy zastosowaniu tego rodzaju czujnika temperatury 14 nie trzeba znacząco zwiększać wielkości konstrukcyjnej wymiennika ciepła 1. Czujnik temperatury 14 nie jest zacieniany przez przyłącze powrotne 7. Korzystnie, umieszcza się go pod kątem 45? do 90? do linii połączenia między przyłączem powrotnym 7 i przyłączem wylotowym 4 lub pod kątem w 35 zakresie od 0 do 45? do linii między przyłączem wlotowym 3 i przyłączem powrotnym 7. 6 Wybór kąta współokreśla, jak duży jest wpływ temperatury ze strony pierwotnej na sterowanie zaworu 12. [0024] Fig. 2 przedstawia zmieniony przykład wykonania wymiennika ciepła 1. Takie same i odpowiadające sobie elementy mają takie same oznaczenia, jak na fig. 1. 5 [0025] W przeciwieństwie do przykładu wykonania według fig. 1 czujnik temperatury 14 nie jest wykonany jako czujnik elektroniczny, ale jako rejestrator drogi temperatury. Zawiera on napełnienie, którego objętość zmienia się w zależności od temperatury. Czujnik temperatury 14 jest połączony przez przewód kapilarny 16 z zaworem 12. [0026] Oprócz tego, przedstawiony jest układ czujnika temperatury 14, dokładnie tak, jak 10 przedstawia się to w związku z fig. 1. [0027] Inną różnicą jest to, że przyłącze wlotowe 3 i przyłącze wylotowe 4 są umieszczone na tej samej stronie obudowy 2. Po przeciwległej stronie umieszczone są przyłącze dopływu 6 i przyłącze powrotne 7 ścieżki przepływu 8 po stronie wtórnej. [0028] Z zestawienia fig. 3a i 3b wynika, że zwykły czas martwy Td na fig. 3a, który 15 upływa do rozpoczęcia reakcji na zmiany temperatury, jest zredukowany prawie do zera (fig. 3b). Powodem tego jest to, że czujnik temperatury 14 jest osadzony bezpośrednio w przepływie cieczy po stronie wtórnej i nie ma kontaktu z większymi masami. Przy układzie czujnika temperatury 14 (oczywiście można stosować także kilka czujników temperatury), odpowiedź na zmianę temperatury jest znacznie szybsza i w zależności od odstępu od 20 strony pierwotnej można włączyć do regulacji stronę pierwotną. [0029] W zakresie przyłącza występuje większa masa metalu i cieczy. Tutaj temperatura wyrównuje się powoli. Jeśli jednak czujnik temperatury 14 ma odstęp od zakresu złączki, wówczas nie potrzeba temperatury ze strony pierwotnej, aby podgrzać ten bufor. Zastrzeżenia patentowe 1. 25 Wymiennik ciepła ze ścieżką przepływu (5) po stronie pierwotnej, która jest umieszczona między przyłączem wlotowym (3) i przyłączem wylotowym (4), ścieżką przepływu (8) po stronie wtórnej, która jest umieszczona między przyłączem dopływu (6) i przyłączem powrotnym (7), przy czym ścieżka przepływu (5) po stronie pierwotnej i ścieżka przepływu (8) po stronie wtórnej są realizowane w taki sposób, że układa się falowane lub wygięte blachy tak, że w przekroju powstaje struktura plastra 30 miodu, z układem powierzchni przenoszenia ciepła przez ścianki ?plastrów miodu?, tworzonym między ścieżką przepływu (5) po stronie przepływu i ścieżką przepływu (8) po stronie wtórnej i czujnikiem temperatury (14), przy czym czujnik temperatury 7 (14) jest umieszczony w otworze (15) w obudowie (2) wymiennika ciepła (1) i czujnik temperatury (14) jest umieszczony na przyłączu powrotnym (7) w ścieżce przepływu (8) po stronie wtórnej, znamienny tym, że czujnik temperatury (14) ma kontakt lub pozostaje w małym odstępie od układu powierzchni przenoszenia ciepła (9). 5 2. Wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że przyłącze wlotowe (3), przyłącze wylotowe (4), przyłącze dopływu (6) i przyłącze powrotne (7) tworzą narożniki czworokąta i czujnik temperatury (14) jest umieszczony wewnątrz tego czworokąta. 3. Wymiennik ciepła według zastrz. 2, znamienny tym, że ścieżka przepływu (5) po stronie pierwotnej i ścieżka przepływu (8) po stronie wtórnej mają przeciwne kierunki 10 przepływu. 4. Wymiennik ciepła według zastrz. 3, znamienny tym, że czworokąt, wychodząc od przyłącza powrotnego (7), ma jeden dłuższy bok i jeden krótszy bok, przy czym przyłącze wlotowe (3) ogranicza krótszy bok i czujnik temperatury (14) jest 15 umieszczony bliżej krótszego boku niż dłuższego boku. Uprawniony: Danfoss A/S Pełnomocnik: mgr inż. Małgorzata Grabowska Rzecznik patentowy 8 9 10 11 12












Grupy dyskusyjne